金属有机框架材料的绿色合成

金属有机框架化合物（Metal-organic frameworks,简称MOFs）是由金属离子（或簇）与有机配体配位并经由自组装而形成的一类多孔材料^[1]。MOFs具有极其发达的孔道结构,比表面积和孔容远超其他多孔材料。有机/无机杂化这一特点也赋予了MOFs其他材料（例如沸石、活性炭等）所不具备的无限结构功能可调性^[2]。此外,MOFs具有移除客体分子而主体框架完好保持的持久孔道或孔穴,这使得MOFs具有超乎寻常的化学及物理稳定性。正是基于以上这些特点,MOFs在许多领域有着丰富的应用^[3-4],例如催化^[5]、H₂储存^[6]、CO₂捕集^[7]、药物运输^[8]、污染物吸附^[9]、生物医学成像^[10]等方面。MOFs的商业化探索成为了目前的热点。MOFs的很多应用都与可持续发展及“绿色材料”有关,但MOFs本身的合成过程也需要考虑可持续性和环境影响。金属有机化学所面临的环境挑战是独特的,因为它将金属离子、有机配体的危害联系在一起,且合成过程大多需要大量能耗。主要介绍了金属有机框架材料的绿色可持续合成,主要分为4个方面：1）使用更安全或生物相容性的配体;2）使用更绿色、低成本的金属源;3）绿色溶剂的开发;4）无溶剂合成法。     

金属有机骨架材料固定化酶的研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)凭借其较高的比表面积和孔体积、可设计和调控的孔径及结构,以及化学和热稳定性等特点,克服了传统固定化酶载体的孔径尺寸不可控、制备成本高、酶浸出、产物稳定性差等不足,近年来成为一类新型酶固定化载体.首先,本文分类总结了MOFs固定化酶的合成策略,包括后合成包装和从头合成封装(仿生矿化、共沉淀和机械化学封装);然后进一步介绍了多级孔MOFs的孔道设计策略及其固定化酶体系.这种具备分级孔道结构的MOFs用于固定化酶既可以保证酶的较高负载率,又能提高酶催化底物的扩散速率;此外,本文还介绍了MOFs共固定化多酶体系及具有类酶特性的仿生MOFs固定化酶方面的研究.MOFs特有的孔道结构可以大大缩短酶与底物之间的扩散距离,同时充分利用了酶级联反应的中间产物,可以显著提高酶催化活性;文章最后总结了MOFs固定化酶复合材料在生物传感和污染物催化净化领域的主要应用,提出了MOFs固定化酶研究中的一些瓶颈问题,以期为该材料的进一步研究和未来产业化提供借鉴和参考.     

UiO-66(Zr)/海藻酸钠复合材料的制备优化及净化水中As(V)的性能研究

本工作研究了金属有机骨架UiO-66(Zr)成型材料的制备及其对水中砷酸根离子的吸附净化。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附和平衡吸附实验等探究了UiO-66(Zr)粉末添加量和复合凝胶微球干燥方式对其成型结构和除砷性能的影响。当UiO-66(Zr)粉末添加量为50%(质量分数)时,采用闪速冷冻法干燥得到的UiO-66(Zr)/海藻酸钠(SA)复合凝胶微球的物理化学性能最佳。进一步研究了所制备的UiO-66(Zr)/SA复合凝胶微球对水中As(V)的吸附性能,并与某商品除砷材料MN进行对比。结果表明：静态吸附条件下,As(V)初始浓度为20 mg/L、pH值为7.0时,最优成型条件下制备的UiO-66(Zr)/SA复合凝胶微球的最大吸附量为18.65 mg/g;动态填充柱吸附条件下,含1.0 g UiO-66(Zr)的复合凝胶微球材料可净化处理1.2 L初始浓度为100μg/L的含As(V)水样,出水As(V)浓度低于10μg/L,UiO-66(Zr)/SA复合凝胶微球的总体效能明显优于MN。结合笔者团队近期在UiO-66(Zr)绿色低成本批量制备方面的研究成...